from abc import ABC, abstractmethod
from typing import Any, Optional

# 条件导入 FEniCSx 相关类型
FENICSX_AVAILABLE = False
try:
    from mpi4py import MPI
    from dolfinx import fem # 用于类型提示，例如 fem.Function
    from src.core.problem_definition_base import ProblemDefinitionBase
    from src.core.simulation_parameters import SolverSettings # 假设 SolverSettings 在此路径
    FENICSX_AVAILABLE = True
except ImportError:
    # 如果 FEniCSx 不可用，定义模拟类型用于类型提示
    class MPI:
        class Comm:
            pass
    class fem: # dolfinx.fem 的模拟
        class Function: pass
    class ProblemDefinitionBase: # src.core.problem_definition_base 的模拟
        pass
    class SolverSettings: # src.core.simulation_parameters 的模拟
        pass


class SolverWrapperBase(ABC):
    """
    求解器封装的抽象基类。

    目的: 封装不同类型的求解器（线性、非线性）及其配置和状态，
          使其更易于管理单个物理问题的求解过程。
    """

    def __init__(self,
                 problem_definition: ProblemDefinitionBase,
                 solver_params: SolverSettings,
                 comm: Optional[MPI.Comm]):
        """
        初始化 SolverWrapperBase。

        参数:
            problem_definition (ProblemDefinitionBase):
                此求解器将要解决的物理问题的定义实例。
            solver_params (SolverSettings):
                包含求解器特定配置的参数对象 (例如，来自 SimulationParameters 的一部分)。
            comm (Optional[MPI.Comm]):
                MPI 通信器。
        """
        self._problem_definition: ProblemDefinitionBase = problem_definition
        self._solver_params: SolverSettings = solver_params
        self._comm: Optional[MPI.Comm] = comm
        
        self._solver_object: Any = None  # 实际的求解器对象 (例如，PETSc KSP, SNES, dolfinx.fem.NewtonSolver)
        self._is_converged: bool = False
        self._num_iterations: int = 0

        if not FENICSX_AVAILABLE:
            print(f"警告: FEniCSx 组件不可用。SolverWrapperBase 将以模拟模式运行。")
        elif self._comm is None:
            print(f"警告: MPI 通信器未提供给 SolverWrapperBase，某些 FEniCSx 功能可能受限。")


    @property
    def problem_definition(self) -> ProblemDefinitionBase:
        """获取关联的问题定义实例。"""
        return self._problem_definition

    @property
    def solver_params(self) -> SolverSettings:
        """获取求解器参数。"""
        return self._solver_params

    @property
    def comm(self) -> Optional[MPI.Comm]:
        """获取 MPI 通信器。"""
        return self._comm

    @property
    def solver_object(self) -> Any:
        """获取底层的实际求解器对象。"""
        return self._solver_object

    @abstractmethod
    def solve(self) -> bool:
        """
        执行一次求解步骤。

        子类必须实现此方法以调用实际的求解器。

        返回:
            bool: 如果求解过程收敛，则返回 True，否则返回 False。
        """
        pass

    def is_converged(self) -> bool:
        """
        检查求解器是否已收敛。

        返回:
            bool: 如果已收敛，则返回 True。
        """
        return self._is_converged

    def num_iterations(self) -> int:
        """
        获取执行的迭代次数。

        返回:
            int: 迭代次数。
        """
        return self._num_iterations

    def update_problem_forms(self) -> None:
        """
        (可选) 更新问题形式。

        如果问题形式在迭代中可能改变 (例如，由于材料属性的更新)，
        则此方法可以重新从 `problem_definition` 获取形式并更新求解器。
        基类实现不执行任何操作。子类可以覆盖它。
        """
        # print(f"'{self.__class__.__name__}' 中的 update_problem_forms 被调用。默认无操作。")
        pass

    def __repr__(self) -> str:
        problem_name_str = "未知问题"
        if hasattr(self._problem_definition, 'problem_name'):
            problem_name_str = self._problem_definition.problem_name
        elif hasattr(self._problem_definition, '_problem_name'): # 检查私有属性以防万一
             problem_name_str = self._problem_definition._problem_name
        
        return (f"<{self.__class__.__name__}("
                f"problem='{problem_name_str}', "
                f"converged={self._is_converged}, iterations={self._num_iterations})>")

if __name__ == '__main__':
    print("SolverWrapperBase 抽象基类已定义。")
    if FENICSX_AVAILABLE:
        print("FEniCSx 组件似乎可用。")
        # 这里可以添加一个简单的具体子类示例，如果需要直接测试基类行为
        class ConcreteTestSolver(SolverWrapperBase):
            def __init__(self, problem_definition, solver_params, comm):
                super().__init__(problem_definition, solver_params, comm)
                # 模拟求解器对象的创建
                self._solver_object = "MockInternalSolver"
                print(f"ConcreteTestSolver '{problem_definition.problem_name if hasattr(problem_definition, 'problem_name') else 'N/A'}' 已创建。")
            
            def solve(self) -> bool:
                print(f"ConcreteTestSolver.solve() 被调用。")
                self._num_iterations += 1
                # 简单地切换收敛状态用于测试
                self._is_converged = not self._is_converged 
                print(f"  模拟求解完成。迭代次数: {self._num_iterations}, 是否收敛: {self._is_converged}")
                return self._is_converged

        # 需要模拟的 ProblemDefinition 和 SolverSettings 才能实例化
        class MockProblemDefForBase(ProblemDefinitionBase):
            def __init__(self, name="test_problem"):
                self.problem_name = name
            def setup_problem(self): pass
            def get_residual_form(self): return None
            def get_jacobian_form(self): return None
            def get_bilinear_form(self): return None
            def get_linear_form(self): return None
            def get_boundary_conditions(self): return []
            def get_variable_to_solve(self): return None
            def get_test_function(self): return None
            def get_trial_function(self): return None
            
        class MockSolverSettingsForBase(SolverSettings):
            pass

        mock_problem = MockProblemDefForBase("pressure_eq")
        mock_settings = MockSolverSettingsForBase()
        mock_mpi_comm = MPI.COMM_WORLD # 假设 FENICSX_AVAILABLE = True

        try:
            test_solver = ConcreteTestSolver(mock_problem, mock_settings, mock_mpi_comm)
            print(test_solver)
            test_solver.solve()
            print(f"第一次求解后: {test_solver}")
            test_solver.solve()
            print(f"第二次求解后: {test_solver}")
            test_solver.update_problem_forms()
        except Exception as e:
            print(f"运行 SolverWrapperBase 示例时出错: {e}")
    else:
        print("FEniCSx 组件不可用。SolverWrapperBase 的完整示例无法运行。")